مشکلات رایج در جوش لیزری و نحوه رفع آنها

جوشکاری لیزری به دلیل راندمان و دقت بالا، ایجاد جوش‌های قوی و روش ساده‌ای که برای اتصال انواع فلزات ارائه می‌دهد، شناخته شده و در صنایع بزرگ و کوچک به طور گسترده‌ای به کار گرفته می‌شود. اما مانند هر فرآیند دیگری، این روش نیز بدون نقص نیست و ممکن است ایرادات مختلفی به همراه داشته باشد.

در این مقاله قبل از خرید دستگاه جوش لیزری به بررسی متداول‌ترین عیوب جوشکاری با لیزر و راه‌های رفع آن‌ها پرداخته‌ایم.

متداول‌ترین عیوب جوشکاری با دستگاه لیزر

جوشکاری فلزات با استفاده از دستگاه لیزر که یکی از بهترین و پیشرفته‌ترین روش‌های موجود در این زمینه محسوب می‌شود، همیشه با برخی مشکلات مواجه است. تنها با فهم دقیق این عیوب و یادگیری روش‌های رفع آن‌ها، می‌توان محصولاتی با کیفیت بالا و ظاهر زیبا تولید کرد.

اغلب مهندسان و کاربران این دستگاه‌ها موارد زیر را به عنوان متداول‌ترین ایرادات جوش لیزری می‌شناسند.

بسیاری از مهندسان و کاربران این دستگاه‌ها، مشکلات زیر را از رایج‌ترین ایرادات جوشکاری با لیزر می‌دانند.

 

ترک خوردگی

ترک‌خوردگی یکی از عیوب شایع در جوشکاری فلزات، به ویژه هنگام اتصال آلیاژهای آلومینیوم و فولادهایی با محتوای بالای کربن، محسوب می‌شود که می‌تواند منجر به تولید جوش‌های ناکارآمد گردد.

این نوع ترک‌ها به دلیل انقباض و فشردگی ناحیه ذوب‌شده فلز قبل از انجماد کامل ایجاد می‌شوند که به اصطلاح به آن‌ها انقباض حرارتی گفته می‌شود. در نتیجه، ترک‌های ریز و درشت در جوش شکل می‌گیرند.

راه‌حل: برای کاهش ترک‌های ایجاد شده در جوشکاری لیزری، می‌توان از سیم‌های پرکننده برای پر کردن ترک‌ها استفاده کرد. راه‌حل دیگر، پیش‌گرم کردن ناحیه جوش است که با استفاده از یک لیزر دوم یا روش‌های دیگر که حرارت مورد نیاز را فراهم می‌کنند، انجام می‌شود.

تخلخل

تخلخل به معنای وجود حفره یا سوراخ‌های هوایی در جوش است. اگرچه در جوشکاری‌های سنتی بیشتر از جوش لیزری مخصوصا در جوش لیزری استیل مشاهده می‌شود، اما در جوشکاری با لیزر نیز یکی از عیوب رایج به شمار می‌آید. این مشکل به دلیل تشکیل حباب‌های گازی در حوضچه مذاب و ایجاد منافذ ناشی از سریع سرد شدن و انجماد جوش به وجود می‌آید، که اجازه نمی‌دهد حباب‌ها به بیرون بروند و در منطقه جوش باقی می‌مانند.

راه‌حل: علت اصلی این گازها معمولاً آلودگی‌های سطحی مانند گریس، روغن، اکسیدها و بخار آب هستند. با آماده‌سازی و تمیزکاری دقیق لبه‌ها و سطح جوش، می‌توان این مشکل را کنترل کرد.

برای کاهش تخلخل، می‌توان از سیم‌های پرکننده همراه با افزودن عناصر اکسیدزا مانند سیلیکون و آلومینیوم به فلز جوش استفاده کرد. همچنین استفاده از محافظ گاز بی‌اثر برای جلوگیری از ورود گازهای هوا به حوضچه جوش بسیار مؤثر است.

در برخی موارد، با افزایش اندازه حوضچه جوش از طریق افزایش حرارت یا طولانی‌تر کردن زمان جوشکاری، امکان خروج گازها فراهم می‌شود. کاهش سرعت جوشکاری نیز به این امر کمک می‌کند. با این حال، تمیزکاری سطح جوشکاری همچنان به عنوان بهترین و ساده‌ترین راهکار باقی می‌ماند.

پاشش

پاشیدن مواد و قطرات ریز از نقطه جوش می‌تواند به لنز دستگاه آسیب زده و منجر به کاهش کیفیت جوشکاری (عوامل تاثیر گذار بر کیفیت جوشکاری لیزری) یا حتی خسارت به دستگاه شود. هر چه توان لیزر بیش از حد لازم برای جوشکاری و عمق جوش افزایش یابد، میزان پاشش نیز بیشتر خواهد شد.

راه‌حل: برای کاهش این مشکل، می‌توان انرژی و قدرت لیزر را کاهش داد. در مواردی که عمق جوش و نفوذ پرتو اهمیت چندانی ندارد، با کاهش توان لیزر می‌توان از تولید انرژی اضافی جلوگیری کرد.

ایجاد شکاف

یکی از عیوب ممکن در جوشکاری لیزر، ایجاد شکاف یا آندرکات است. این مشکل زمانی رخ می‌دهد که قسمت مرکزی جوش مذاب فرو می‌رود و شکافی ایجاد می‌شود، که به دلیل سرعت بالای جوشکاری لیزر اتفاق می‌افتد. همان‌طور که گفته شد، سریع سرد شدن و انجماد قسمت مذاب می‌تواند باعث شود که قسمت‌های مذاب فرصت کافی برای ترکیب و اتصال نداشته باشند و در نتیجه شکاف در جوش ایجاد شود.

راه‌حل: با تنظیم دقیق توان و قدرت لیزر نسبت به سرعت جوشکاری، می‌توان این مشکل را حل کرد. همچنین باید مراقب بود که سرعت جوشکاری نباید خیلی کم باشد، زیرا در این صورت حوضچه مذاب بیش از حد گسترده شده و جوش ناپایدار خواهد شد. بنابراین، تنظیم مناسب بین توان و سرعت جوش ضروری است.

جوشکاری فلزات مختلف و نامتقارن

یکی دیگر از چالش‌ها و مشکلات مرتبط با جوشکاری لیزر، مربوط به فلزات ناهمگون و غیر مشابه یا با ضخامت‌های متفاوت است. هنگام جوشکاری فلزات متنوع – مانند آلومینیوم و مس یا مس و فولاد – هدف ایجاد جوش همگن است، اما اغلب زمانی که مواد به درستی با هم ترکیب نمی‌شوند، نتیجه به شکنندگی و ترک‌خوردگی می‌انجامد، به ویژه در هنگام کار با آلیاژهای آلومینیوم و مس. زمانی که هر دو فلز غیر مشابه بسیار نازک و حدود ۰.۵ میلی‌متر باشند مشکلی پیش نمی‌آید، اما در ضخامت‌های بیشتر نیاز به دو نقطه لیزری وجود دارد.

مسئله دوم مربوط به اتصال فلزات با ابعاد و ضخامت‌های متفاوت و نامتقارن است. برای مثال، اتصال یک ورق نازک با یک قطعه ضخیم‌تر. در این حالت، توان لیزر و میزان گرمای مورد نیاز باید بر اساس انرژی لازم برای ذوب قطعه بزرگ‌تر تنظیم شود که ممکن است منجر به ذوب کامل فلز نازکتر شود. بنابراین، هیچ راه‌حلی برای ایجاد تناسب در میدان گرمایی بین دو قطعه با اشکال نامتقارن وجود ندارد.

ایجاد لکه قوس

اگر جوش در نقطه‌ای خارج از شکاف اولیه انجام شود، ممکن است لکه قوس روی سطح کار ایجاد شود. این لکه‌ها می‌توانند منجر به ترک‌های بزرگ‌تر و در نهایت کاهش استحکام اتصال شوند. معمولاً سرعت بالای ذوب و انجماد فلز علت اصلی این پدیده است.

راه‌حل جلوگیری از لکه قوس

پیش‌گرم کردن قطعه: درست مانند روش مقابله با ترک، پیش‌گرم نمودن قطعه تا حد مشخصی می‌تواند تغییرات ناگهانی حرارتی را کمتر کرده و از ایجاد لکه قوس جلوگیری کند.

گرده جوش‌های اضافی

گاهی، مقدار جوش تولیدشده در برخی نقاط بیش از اندازه است و سبب ایجاد گرده‌هایی می‌شود که اصطلاحاً به آن «پنجه جوش» می‌گویند. این موضوع هم روی ظاهر جوش و هم روی کیفیت آن تأثیر منفی دارد.

اورلپ (Overlap)

اگر فلز جوش پیش از ذوب کامل، روی فلز اصلی حرکت کند، شیار یا ردی کوچک روی قطعه کار به وجود می‌آید که به آن اورلپ گفته می‌شود. علت اصلی این اتفاق، پایین بودن سرعت جوشکاری است. با تنظیم سرعت صحیح جوشکاری و اطمینان از ذوب کامل فلز جوش، می‌توان از این مشکل پیشگیری کرد.

ذوب نشدن سیم جوش

در مواردی، سیم جوش به درستی ذوب نمی‌شود و در نتیجه اتصال قطعات کامل یا استاندارد نخواهد بود. این مسئله می‌تواند بر اثر عواملی چون آلودگی‌های سطحی (روغن، گردوخاک و زنگ‌زدگی)، الکترود نامناسب یا کمبود حرارت رخ دهد.

عدم نفوذ یا ورود صحیح سیم جوش

اگر سیم جوش درون شیار به درستی قرار نگیرد و نفوذ کافی نداشته باشد، جوش نهایی کیفیت لازم را نخواهد داشت. برای پیشگیری از این مشکل، باید شدت جریان، درجه حرارت و سیم جوش مصرفی را با دقت انتخاب و تنظیم کنید.

نگرفتن جوش

چنانچه سطح قطعه کثیف باشد، از الکترود یا سیم جوش نامناسب استفاده شود یا فلزات با هم سازگاری نداشته باشند، جوش به درستی صورت نمی‌گیرد و استحکام قطعه کاهش می‌یابد.

علت بروز عیوب جوشکاری لیزری و راهکارهای پیشگیری

همان‌طور که اشاره شد، مشکلاتی مانند تخلخل، ترک‌خوردگی، پاشش، نگرفتن جوش و... ممکن است در روش جوشکاری لیزری پیش بیاید. با این حال، شما می‌توانید با تمیزکاری دقیق پیش از جوشکاری، تنظیم مناسب سرعت و توان، استفاده از سیم جوش باکیفیت و سایر توصیه‌های مطرح‌شده، این عیوب را به حداقل برسانید.

در کنار تمام این‌ها، مزیت‌های فراوانی نظیر سرعت بالا و دقت فوق‌العاده در دستگاه‌های جوش لیزری روتک باعث شده است که در صنایع مختلفی مثل پزشکی و جواهرسازی نیز از آن‌ها استفاده شود.

معرفی دستگاه جوش لیزری فایبری

دستگاه جوش لیزری فایبری را می‌توان یکی از بهترین و دقیق‌ترین تجهیزات حال حاضر در این حوزه دانست. این دستگاه به لطف تکنولوژی فیبر نوری، برش‌های تمیز و یکدستی را روی متریال‌های مختلف مانند آهن، آلومینیوم، مس و... ایجاد می‌کند. علاوه بر این، سبک بودن دستگاه و سهولت در حمل‌ونقل آن، سبب شده تا در پروژه‌های متنوعی کاربرد داشته باشد.

از مهم‌ترین مزیت‌های این دستگاه می‌توان به ایجاد خطوط جوش یکنواخت، کاهش پاشش ذرات، عدم ساییدگی و نهایتاً بالا بردن کیفیت اتصال اشاره کرد. البته حتی در صورت بروز عیوبی مثل تخلخل یا پاشش، راهکارهایی که در این مقاله معرفی شد، می‌تواند این مشکلات را تا حد زیادی برطرف کند.

مشکلات و راه‌حل‌های جوشکاری با لیزر دستی

در هنگام استفاده از دستگاه‌های جوش لیزری دستی (جوش لیزری دستی چیست؟)، مشکلات مختلفی ممکن است پیش بیاید. در ادامه برخی از این مشکلات و راه‌حل‌های مربوط به آن‌ها آورده شده است:

مسائل مربوط به کیفیت جوش

مشکل: ایجاد ترک‌ها، سوراخ‌ها، گودال‌ها یا دیگر عیوب در جوش‌ها.

راه‌حل:

موقعیت فوکوس و قطر فوکوس مناسب را انتخاب کرده و قدرت و سرعت را برای بهترین نتایج جوش تنظیم کنید.

سطح قطعه کار را تمیز نگه دارید و از گاز محافظ مناسب برای جلوگیری از اکسید شدن استفاده کنید.

از صحت آماده‌سازی قطعه کار و اتصال اطمینان حاصل کنید.

مشکل سرعت جوش

مشکل: سرعت جوش باید ثابت باشد؛ در غیر این صورت، ممکن است جوشکاری به کندی یا سرعت غیرعادی انجام شود.

راه‌حل:

سرعت جوش را بر اساس نوع مواد و نیازهای جوش تنظیم کنید.

دقت موقعیت فوکوس جوشکار لیزری دستی را بررسی کنید تا از سرعت جوشکاری بسیار کند یا سریع جلوگیری شود.

پاکیزگی و ثبات سیستم‌های نوری را حفظ کنید.

مشکلات سیستم نوری

مشکل: ناپایداری در پرتو لیزر یا آسیب به مسیر نوری.

راه‌حل:

سیستم نوری را به طور منظم بررسی و نگهداری کنید تا از تمیزی و سلامت لنزها و مسیر نوری اطمینان حاصل کنید.

مسیر نوری را کالیبره کنید تا از متمرکز شدن دقیق پرتو لیزر روی نقطه جوش اطمینان حاصل شود.

مسائل مربوط به قدرت

مشکل: نوسانات جریان در منبع تغذیه دستگاه جوش لیزری دستی.

راه‌حل:

برای اطمینان از پایداری ولتاژ، خط برق را بررسی کنید.

اگر مشکل برق ادامه داشت، ممکن است نیاز به تعویض یا تعمیر واحد منبع تغذیه باشد.

مشکلات ایمنی

مشکل: خطرات تابش لیزر برای اپراتورها.

راه‌حل:

اپراتورها باید از عینک ایمنی لیزری و دیگر تجهیزات محافظ استفاده کنند.

اپراتورها باید قوانین ایمنی لیزر را رعایت کرده و محیط‌های امن را ایجاد کنند.

اطمینان حاصل کنید که اپراتورها آموزش‌های لازم را دریافت کرده‌اند.

مسائل نگهداری

مشکل: نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دستگاه‌ها ولی عدم انجام آن.

راه‌حل:

برنامه تعمیر و نگهداری منظم را تنظیم کنید تا قطعات فرسوده مانند لنزها تعویض شوند.

تجهیزات را تمیز نگه دارید تا تأثیر کثیفی و گرد و غبار بر کیفیت جوش کاهش یابد.

مشکلات تنظیم پارامترها

مشکل: انتخاب نادرست پارامترهای جوش.

راه‌حل:

با تنظیمات بهینه برای مواد مختلف و انواع جوش‌ها آشنا شوید.

شرایط خاص را آزمایش و تنظیم کرده و بهترین نتایج جوشکاری را بدست آورید.

مشکلات مهارت‌های عملیاتی

مشکل: نیاز به مهارت کافی از سوی اپراتور.

راه‌حل:

آموزش‌های حرفه‌ای ارائه دهید تا اپراتورها مهارت‌های عملیاتی صحیح و آگاهی ایمنی لازم را کسب کنند.

نتیجه‌گیری

دستگاه‌های جوش لیزری دستی ابزاری ضروری در ساخت و مهندسی مدرن به شمار می‌روند که راه‌حل‌های جوشکاری دقیق و کارآمد را ارائه می‌دهند. با این حال، مانند هر فناوری دیگری، ممکن است با مشکلاتی مواجه شوند. این مقاله به بررسی این مشکلات و راه‌حل‌های آن‌ها پرداخته و کمک می‌کند تا اپراتورها از پتانسیل کامل دستگاه‌های جوش لیزری دستی بهره‌برداری کنند.

برای متخصصانی که در این فناوری تجربه دارند، حل مشکلات رایج می‌تواند بهبود کیفیت، کارایی و عمر تجهیزات را به دنبال داشته باشد. همچنین، درک و حل این مشکلات به افراد مبتدی و تازه‌کار کمک می‌کند تا سریع‌تر مهارت‌های عملیاتی لازم را بیاموزند و خطرات عملیاتی را کاهش دهند.

این مقاله راه‌حل‌هایی برای برخی از مشکلات رایج دستگاه‌های جوش لیزری دستی ارائه می‌دهد، اما همچنان باید به یاد داشته باشیم که مسائل جدید و راه‌حل‌های نوظهور ممکن است در آینده پیش بیاید. بنابراین، یادگیری مداوم و بهبود مستمر کلید موفقیت در استفاده از این دستگاه‌ها است.